Следующим фильмом Грейнджера стала романтическая мелодрама «Чары» с Терезой Райт и Эвелен Кейс в главных ролях, но неудачный сценарий и довольно слабая работа режиссёра Ирвинга Райса привели к провалу картины в прокате. Неудача постигла и следующую картину с участием Грейнджера, драму «Розанна МакЭвой», которую также снял Райс. Откровенно слабые фильмы, роли в которых Грейнджеру добывал Голдуин, убедили его на время прекратить с ним сотрудничество, после чего актёр на некоторое время перебрался в Европу, где жил в Италии, Австрии и Германии.

К 1950 году Фарли Грейнджер вернулся в Штаты, где Хичкок предложил ему роль в своей новой картине «Незнакомцы в поезде». В фильмы Грейнджер сыграл юного теннисиста Гайя Хэйнса, который однажды в поезде знакомится с амбициозным Бруно Энтони, решившим воплотить в реальность давнюю идею об убийстве. Как и в случае с «Верёвкой», в отношениях главных героев был скрыт гомосексуальный подтекст, однако он остался почти неуловим при выходе картины в большой прокат. Триллер «Незнакомцы в поезде» стал очередным кассовым успехом Хичкока, а также принёс большую славу и Грейнджеру.

Последующая карьера

В 1951 году Грейнджер некоторое время жил в Нью-Йорке, где вместе со своей подругой актрисой Шелли Уинтерс занимался на специальных курсах в знаменитой Актёрской студии. Однако методы обучения, основанные Страсбергом на системе Станиславского, не были в полной мере оценены актёром и привели к его к разногласиям с коллегами по курсу. Впоследствии Грейнджер планировал заняться индивидуальной подготовкой, но был отозван в Голливуд Сэмюелем Голдуином, который подобрал ему роль в драме «Я хочу тебя», повествующую о влиянии Корейской войны на жизнь одной из американских семей. Грейнджер довольно прохладно отнёсся к работе в данной картине, которая в итоге провалилась в прокате. Последующими двумя проектами Грейнджера стал фильм «Дары волхвов» из цикла приключенческих картин «Вождь краснокожих и другие…», а также мюзикл «Ганс Христаин Андерсен», получивший шесть номинаций на «Оскар».

В 1960-х годах карьера Фарли Грейнджера была в основном сосредоточена в театре. В 1964 году, несмотря на предыдущие неудачи, он наконец добился успеха на Бродвее, где сыграл яркие роли в постановках «Чайка» и «Стеклянный зверинец». В то же время он познакомился с театральным постановщиком Робертом Калхуном, с которым у него начался роман. В начале 1970-х они переехали в Рим, где в последующие годы Грейнджер появился в ряде итальянских кинокартин, среди которых спагетти-вестерн «Меня зовут Троица» (1970).

В 1990-х актёр появился в ряде документальных фильмов о Голливуде, в том числе в нескольких фильмах о Хичкоке. В 1996 году он принял участие в съёмках документального фильма «Целлулоидный шкаф», повествующего об изображении гомосексуальности в американским кино. Последнее его появление на экране состоялось в 2003 году в документальном фильме о золотом веке Бродвея. В 2008 году в свет вышла автобиография актёра «Include Me Out», в которой он открыто рассказал о своей карьере и личной жизни.

В мае 2008 года от рака умер Роберт Калхун, с которым Грейнджер прожил вместе с 1963 года. Самого актёра не стало 27 марта 2011 года, он скончался в Нью-Йорке в возрасте 85 лет.

За свой вклад в американское телевидение Фарли Грейнджер удостоен звезды на Голливудской аллее славы.